[发明专利]不同测试力下岩土层性质参数之间互相换算的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不同测试力下岩土层性质参数之间互相换算的方法，其属于工程力学、岩土力学基础理论与应用技术研究领域。

背景技术

长期以来，工程地质勘探主要以确定地层的承载力为目标，而不确定地层的性质参数。然而，地层的承载力与地层的性质参数关系非常密切，要确定地层的承载力，就必须通过探测来确定地层的性质参数。

地层的性质参数并不是常数，而是变数。在工程地质勘探中，无论现场进行原位测试还是在室内进行力学实验，只要探测方法不同，或探测力不同，所获得的地层性质参数都会不同。这些不同参数在数据上存在不统一性，不能直接进行相互对比，需要通过换算之后才能相互对比。长期以来，人们始终不很清楚这一点，所以，在工程地质勘探中，人们一直没有考虑这个问题。当前，在国内外都没有考虑这个问题。

发明专利《地基极限承载力的测量方法》(专利号：201310012898X)给地层性质确定了两种参数：虚度和实度。一般来说，探测力越大，虚度就越大，实度就越小；反之，亦反。因此，在工程地质勘探中需要考虑不同探测作用下地层性质参数的统一性和可对比性问题。

发明内容

本发明针对工程地质勘探中未考虑地层性质参数统一性和可对比性的缺陷，提供一种不同测试力下岩土层性质参数之间互相换算的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种不同测试力下岩土层性质参数之间互相换算的方法，已知地层的极限承载力为F_max＝T₀F₀；在勘探中使用的探测工具产生的探测强度即探测力为F，通过探测获得某地层的虚度和实度分别为E和T，而在标准测试力F₀的作用下该地层的虚度和实度分别为E₀和T₀，那么，它们之间的相互换算公式分别为

和

所述虚度和实度参数随着作用强度和变形强度变化而变化，即作用强度越小、变形量越小、虚度越小、实度越大。

本发明的有益效果是：考虑地层性质参数在数据上的统一性和可对比性的意义在于确定不同建筑物作用下地层性质的变化规律，为建筑物基础设计和施工奠定良好的基础。在勘探过程中，可以选择不同的测试作用来获取不同的地层性质参数，然后，根据本发明给出了的互换公式，将所测得的地层性质参数数据换算为某一标准的数据。标准的地层性质参数主要用于地层性质差别的统一对比，用于划分地层的工程地质级别，有着重要的工程地质学研究意义。

基于作用学新理论，解决了现有地层性质测试数据统一换算和对比性问题，为基础理论科学、基础理论应用科学、工程地质勘探科学的发展与完善拓宽了道路。

附图说明

图1为某地层虚度与作用强度之间的关系曲线示意图；

图2为某地层实度与作用强度之间的关系曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

1、正确认识地层性质和地层承载力概念

在传统理论中有很多描述地层性质的概念，如松散、密实、坚硬、软弱、完整、破碎、可塑性、不可塑性、孔隙度、裂隙度、脆性、粘性、韧性、含水性等等，然而，人们对这些概念中的许多概念的本质含义却不是很清楚。所以，长期以来，地层性质的度量始终没有确切的定量标准，一般都是采用定性描述方法大致描述地层性质特征。

根据作用学新理论，工程地质研究中涉及到的地层性质概念主要是地层在作用下变形或不变形的一种性质，其本质是变形程度或不变形程度。变形程度决定于地层的松散程度、孔隙裂隙程度、风化程度、内部质点活动性等等，其实质是决定于地层内部和外部可变形空间存在的多少。作用学将变形程度叫做虚度，即虚弱或软弱程度。不变形程度决定于地层的密实程度，其实质是决定于地层内部空间含量的多少以及质点的排列组合关系和联结方式等。作用学将不变形程度叫做实度，即坚硬程度。虚度与实度不仅与内部质空关系有关，与周围环境之间的质空关系也有关。虚度和实度都是一种百分数，或者是介于0～1之间的小数。其物理特性类似于百分比含量等物理学概念，并不是任意参数，只是它们与作用有关，与变形有关。虚度记为E，实度记为T，两者都是无量纲参数，它们分别用于度量地层的软弱程度和密实坚硬程度，详见发明专利《地基极限承载力的测量方法》(专利号：201310012898X)。